Trevor Mahlmann
CENTRO ESPACIAL KENNEDY, Fla.—La agencia espacial estadounidense intentó lanzar el sábado un cohete improvisado en gran parte a partir del transbordador espacial, que fue diseñado y construido hace más de cuatro décadas.
Como el transbordador espacial a menudo se retrasó debido a problemas técnicos, no sorprende que el lanzamiento debut del cohete Space Launch System de la NASA se cancelara unas horas antes de que se abriera su ventana de lanzamiento. Lo sensacional fue una línea de 8 pulgadas de diámetro que transportaba hidrógeno líquido al cohete. Surgió una fuga persistente en la entrada, conocida como desconexión rápida, que conducía a bordo del vehículo.
Valientemente, el equipo de lanzamiento en el Centro Espacial Kennedy intentó tres veces diferentes para detener la fuga, todo fue en vano. Finalmente, a las 11:17 a. m. (hora del este), con horas de retraso en su línea de tiempo para alimentar el cohete, el director de lanzamiento, Charlie Blackwell-Thompson, ordenó un alto.
Lo que viene a continuación depende de lo que los ingenieros y técnicos encuentren el lunes cuando inspeccionen el vehículo en la plataforma de lanzamiento. Si el equipo de lanzamiento decide que puede reemplazar el hardware de desconexión rápida en la plataforma, puede ser una opción realizar una prueba de abastecimiento de combustible parcial para determinar la integridad de la reparación. Esto puede permitir que la NASA mantenga el vehículo en la plataforma antes del próximo lanzamiento. Alternativamente, los ingenieros pueden decidir que las reparaciones se realizan mejor dentro del edificio de ensamblaje de vehículos y hacer rodar el cohete hacia adentro.
Debido a la dinámica orbital de la misión Artemis I para llevar una nave espacial Orion sin tripulación a la Luna, la próxima vez que la NASA tenga la oportunidad de lanzarla del 19 de septiembre al 4 de octubre. Sin embargo, hacer esa ventana requeriría fijar el cohete en la plataforma y luego obtener una exención de la Fuerza Espacial de EE. UU., que opera el campo de lanzamiento a lo largo de la costa de Florida.
El problema es el sistema de terminación de vuelo, que se alimenta independientemente del cohete, con baterías con capacidad para 25 días. La NASA necesitaría extender la capacidad de la batería a unos 40 días. Se espera que la agencia espacial tenga esas conversaciones con los oficiales de rango pronto.
Si el cohete regresa al edificio de ensamblaje de vehículos, lo que sería necesario para dar servicio al sistema de terminación de vuelo o realizar más que un trabajo superficial en la plataforma de lanzamiento, la NASA tiene otra oportunidad de lanzamiento de Artemis I del 17 al 31 de octubre.
Un elemento diminuto, diminuto
El transbordador espacial era un vehículo extremadamente complejo, que combinaba el uso de propulsores de cohetes sólidos, que son algo así como petardos muy, muy poderosos, junto con motores principales exquisitamente construidos impulsados por la combustión de propulsor de hidrógeno líquido y oxígeno líquido para servir como un oxidante
A lo largo de su vida útil, debido a esta complejidad, el transbordador en promedio se fregó casi una vez en cada intento de lanzamiento. Algunos vuelos de transbordadores fregaron hasta cinco veces antes de finalmente despegar. Para los controladores de lanzamiento, nunca fue mucho más fácil administrar el complejo proceso de abastecimiento de combustible del transbordador espacial, y el hidrógeno fue con frecuencia el culpable.
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, pero también es el más ligero. se necesitan 600 sextillón átomos de hidrógeno para alcanzar la masa de un solo gramo. Debido a que es tan pequeño, el hidrógeno puede colarse a través de los espacios más pequeños. Esto no es un problema tan grande a temperaturas y presiones ambientales, pero a temperaturas súper frías y altas presiones, el hidrógeno sale fácilmente por cualquier abertura disponible.
Para mantener llenos los tanques de combustible de un cohete, las líneas de propulsor que van desde los sistemas terrestres deben permanecer conectadas al propulsor hasta el mismo momento del lanzamiento. En el último segundo, las «desconexiones rápidas» al final de estas líneas se separan del cohete. La dificultad es que, con el fin de ser a prueba de fallas en la desconexión del cohete, este equipo no se puede atornillar lo suficientemente fuerte como para impedir por completo el paso de los átomos de hidrógeno; es extremadamente difícil sellar estas conexiones bajo alta presión y bajas temperaturas.
La NASA, por lo tanto, tiene una tolerancia para una pequeña cantidad de fuga de hidrógeno. Sin embargo, cualquier concentración de hidrógeno por encima del 4 por ciento en el área de purga cerca de la desconexión rápida se considera un riesgo de inflamabilidad. «Nosotros estábamos viendo un exceso de eso por dos o tres veces eso”, dijo Mike Sarafin, gerente de la misión Artemis I de la NASA, sobre la fuga de hidrógeno del sábado. “Estaba bastante claro que no íbamos a poder solucionarlo. Cada vez que veíamos una fuga, superaba rápidamente nuestros límites de inflamabilidad».
En dos ocasiones, los controladores de lanzamiento detuvieron el flujo de hidrógeno hacia el vehículo con la esperanza de que la desconexión rápida se calentara un poco. Esperaban que, cuando reiniciaran el flujo criogénico de hidrógeno a bordo del cohete, la desconexión rápida encajaría mejor con el propulsor. No lo hizo. En otra ocasión intentaron aplicar una cantidad significativa de presión para volver a colocar la desconexión rápida.
Los funcionarios de la NASA todavía están evaluando la causa de la fuga, pero creen que puede deberse a que se abrió una válvula errante. Esto ocurrió durante el proceso de enfriamiento del cohete antes de cargar hidrógeno líquido. En medio de una secuencia de aproximadamente una docena de comandos enviados al cohete, se envió un comando a una válvula incorrecta para que se abriera. Esto se rectificó en 3 o 4 segundos, dijo Sarafin. Sin embargo, durante este tiempo, la línea de hidrógeno que desarrollaría una desconexión rápida problemática estuvo brevemente sobrepresurizada.
Deferir a los expertos
Entonces, ¿por qué la NASA usa hidrógeno líquido como combustible para sus cohetes si es tan difícil trabajar con él y existen alternativas más fáciles de manejar como el metano o el queroseno? Una de las razones es que el hidrógeno es un combustible muy eficiente, lo que significa que proporciona un mejor «kilometraje de gasolina» cuando se usa en motores de cohetes. Sin embargo, la respuesta real es que el Congreso ordenó que la NASA continúe usando los motores principales del transbordador espacial como parte del programa de cohetes SLS.
En 2010, cuando el Congreso redactó el proyecto de ley de autorización para la NASA que condujo a la creación del Sistema de lanzamiento espacial, ordenó a la agencia que «utilice los contratos, las inversiones, la fuerza laboral, la base industrial y las capacidades existentes del transbordador espacial y Orion y Ares 1″. proyectos, incluidos… los sistemas de propulsión existentes en los Estados Unidos, incluidos los motores de combustible líquido, el tanque externo o la capacidad relacionada con el tanque, y los motores de motores de cohetes sólidos».
Durante una conferencia de prensa el sábado, Ars le preguntó al administrador de la NASA, Bill Nelson, si fue la decisión correcta que la NASA siguiera trabajando con hidrógeno después de la experiencia de la agencia con el transbordador espacial. En 2010, Nelson fue senador de los EE. UU. por Florida y cabecilla del proyecto de ley de autorización espacial junto con la senadora estadounidense Kay Bailey Hutchison, de Texas. «Deferimos a los expertos», dijo Nelson.
Con esto, Nelson quiso decir que el Senado trabajó junto con algunos funcionarios de la NASA y dentro de la industria para diseñar el cohete SLS. Estos funcionarios de la industria, que continuarían ganando contratos lucrativos de la NASA por su trabajo en hardware relacionado con el transbordador, estaban muy felices de apoyar el nuevo diseño del cohete.
Entre los opositores a la idea estaba Lori Garver, quien se desempeñaba como administradora adjunta de la NASA en ese momento. Ella dijo que la decisión de usar componentes del transbordador espacial para el cohete de próxima generación de la agencia parecía una idea terrible, dados los desafíos de trabajar con hidrógeno demostrados durante las tres décadas anteriores.
«Tomaron programas costosos y quisquillosos que no podían funcionar muy a menudo, los juntaron de manera diferente y dijeron que ahora, de repente, será barato y fácil», le dijo a Ars en agosto. «Sí, los hemos volado antes, pero han demostrado ser problemáticos y desafiantes. Esta es una de las cosas que me desconcertó. ¿Qué tal si iba a cambiar? Lo atribuyo a este tipo de pensamiento grupal, los contratistas y el cono de helado que se lame a sí mismo».
Ahora, la NASA enfrenta el desafío de administrar este hardware quisquilloso a través de más inspecciones y pruebas después de tantas. La etapa central del cohete, fabricada por Boeing, se envió desde su fábrica en Luisiana hace más de dos años y medio. Se sometió a casi un año de pruebas en Mississippi antes de llegar al Centro Espacial Kennedy en abril de 2021. Desde entonces, la NASA y sus contratistas han estado ensamblando el cohete completo y probándolo en la plataforma de lanzamiento.
Efectivamente, el intento de «lanzamiento» del sábado fue la sexta vez que la NASA ha intentado alimentar completamente la primera y la segunda etapa del cohete, y luego profundizar en la cuenta regresiva. Hasta la fecha, no ha tenido éxito con ninguna de estas pruebas de combustible, conocidas como ensayos generales húmedos. El sábado, el enorme tanque de hidrógeno líquido de la etapa central, con una capacidad de más de 500,000 galones, estaba lleno solo en un 11 por ciento cuando se llamó a la limpieza.
Quizás la séptima vez sea la vencida.